Fachwörter-Lexikon
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Durchdringungsverbundwerkstoffe, Metall-Matrix-Verbunde (MMC), Anwendung
MMC-Werkstoffe werden für technisch hoch beanspruchte Konstruktionen, bei denen das Gewicht eine große Rolle spielt (Raumfahrt, Luftfahrt), eingesetzt. Aufgrund hoher Kosten für die Herstellung und Qualitätssicherung ist eine breite Anwendung jedoch zur Zeit noch nicht möglich, wird jedoch in den nächsten Jahren, insbesondere im Automobilbau erwartet. Mithilfe von MMC lassen sich maßgeschneiderte Werkstofflösungen mit optimaler Ausnutzung der Werkstoffeigenschaften erzielen. Möglich sind auch lokale Materialverstärkungen in hoch beanspruchten Bauteilbereichen (lokales Werkstoff-Engineering). Beispiele für MMC sind dispersionsverfestigte Aluminiumlegierungen oder dispersionsgehärtete NiCr-Superlegierungen.
Pulverlackierung – allgemein
Die Pulverlackierung entstand aufgrund der Bemühungen, die Verwendung und die Emission von organischen Lösungsmitteln zu reduzieren beziehungsweise ganz zu vermeiden. In breiterem Maße im Einsatz ist die Pulverlackierung etwa seit 1970.
Die Lacke für die Pulverlackierung bestehen ähnlich wie alle anderen Lacktypen aus einem Bindemittel (Harz, Härter, Beschleuniger), dem Pigment und Farbstoffe, dem Füllstoff und Additiven. Unterschieden wird zwischen thermoplastischen und duromeren Lacksystemen. Die wichtigsten Vertreter der beiden Systeme sind:
– Thermoplastische Systeme: Polyethen (PE), Polyamid (PA), Polyester (SP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenfluorid (PVDF)
– Duromere Systeme: Epoxid-, Polyester- und Acrylatharz in bestimmten Modifikationen.
Die Lacke werden in Pulverform verarbeitet, wobei die Pulver in Korngrößen zwischen etwa 20 und 80 Mikrometer erhältlich sind. Die Pulver enthalten alle Bestandteile und unterliegen keiner Gefahr, entmischt zu werden. Damit die Pulver für die Lackierung verwendbar sind, müssen sie rieselfähig und absolut trocken sein.
Funktionsprinzip einer Coronapistole zum Versprühen von Lack
Prinzip einer Tribo-Pistole zum Versprühen von Pulverlack
Feuerverzinken
Durch Feuerverzinken werden Korrosionsschutzschichten mit den höchsten Beständigkeitswerten erzielt. Die Auftragung erfolgt durch Tauchen der gereinigten und in Salzsäure gebeizten Teile. Beschichtbar sind Eisenlegierungen und Stähle in verschiedenen Zusammensetzungen, wobei zur Erzielung der besten Ergebnisse bezüglich Haftung die Bildung einer Übergangszone zwischen den Grundwerkstoff und der Zinkschicht erforderlich ist. Gut für das Feuerverzinken geeignet sind Stähle mit den Elementen Silizium und Phophor. Bei dem aufgebrachten Zink handelt es sich in der Regel um eine Zinklegierung mit geringen Anteilen an Fremdmetallen, durch die sich der Schmelzpunkt der Legierung verändert.
Zusammensetzung der Zinkschmelze
| Anteil in Massen% | |
| Zink | ca. 99 |
| Blei | 0 bis ca. 1 |
| Bismut | <0,1 |
| Zinn | <1,2 |
| Nickel | <0,06 |
| Titan | <0,3 |
| Vanadium | <0,05 |
| Aluminium | <0,03 |
Die Schmelzpunkte der unterschiedlichen Zinklegierungen liegen zwischen etwa 430 °C und etwa 640 °C. Die Beschichtungszeiten hängen deutlich vom Volumen des zu beschichtenden Teils ab, da dieses nur dann eine brauchbare Schicht erhält, wenn die Schmelztemperatur erreicht wird. Üblich sind Zeiten zwischen 5 Minuten und etwa 20 Minuten. Ein weiterer Faktor, bei dem die Zusammensetzung der Zinkschmelze eine Rolle spielt, ist die herstellbare Schichtdicke, die je nach Einsatzfall und Zinklegierung zwischen etwa 50 µm und etwa 200 µm liegen kann.
Zinkschicht auf vernickeltem (<0,1 µm) Stahl, wobei sich intermetallische Phasen in der Übergangszone bilden / Bildquelle: M. Blumenau
Damit werden je nach Standort und Kombination mit weiteren Beschichtungsarten wie beispielsweise einer zusätzlichen Pulverlackierung Beständigkeitsdauern von mehr als 50 Jahren erreicht. Die stärksten Belastungen im Hinblick auf die Korrosion stellen marine Umgebungen dar. Hier werden seit einigen Jahren im Bereich der Feuerverzinkung sogenannte Duplexschichten eingesetzt. Duplexsysteme bestehen aus einer durch Feuerverzinken aufgebrachten Zinkschicht sowie einer zusätzlichen Lackierung, entweder als Nasslack oder als Pulverlack. Die Art der Lackierung richtet sich beispielsweise nach der Belastung im Einsatz (z.B. marine oder urbane Umgebung), der gewünschten Farbgebung oder den zulässigen Kosten für die Beschichtung. Zu berücksichtigen ist, dass die durch Feuerverzinken aufgebrachte Schicht relativ spröde ist, weshalb nur Fertigteile vor dem Einsatz verzinkt werden sollten.
Phasen einer Zinkschicht aus der Feuerverzinkung gemäß DIN EN ISO 1461 / Bildquelle: Fontaine Technologie GmbH
Feuerverzinken eines Fahrzeugrahmens / Bildquelle: Fontaine technologie GmbH